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방광 측정을 위한 웨어러블 2-D 초음파 트랜스듀서 어레이 설계
정도영(Do Yeong Joung),조형근(Hyeong Geun Jo),편주영(Joo Young Pyun),박범훈(Bum Hun Park),박관규(Kwan Kyu Park) 한국비파괴검사학회 2021 한국비파괴검사학회지 Vol.41 No.1
본 논문에서는 의료용으로 사용되는 초음파 진단기에서 방광을 진단하기 어려운 환자들을 위해 착용이 가능한 형태로 진단기에 사용할 수 있는 트랜스듀서 설계를 다룬다. 넓은 영역을 조사하면서도 저가의 이미징 시스템에 적용하기 위해, 70 mm × 60 mm의 크기에 5 × 5 형태의 트랜스듀서를 제안하였다. 각 채널은 2 MHz의 중심주파수를 가지며, 주파수 특성을 이용한 해석을 통하여 이론 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 해당 트랜스듀서는 PZT계의 압전소자를 사용하며, 좁은 대역폭을 갖고 있기 때문에 전, 후방에 정합층과 흡음층을 적용하여 대역폭을 증가시켰다. 같은 모델을 가지고 시간 영역 특성으로 분석한 결과를 주파수 특성과 비교하여 일치하는 것을 확인하였으며, 시뮬레이션을 통해 설계된 모델을 가지고 실제 제작한 진단기를 이용한 초음파 검사 시 실시간으로 환자들의 방광을 측정할 수 있는 가능성을 보여주었다. This paper presents the transducer design of diagnostic devices worn on patients with difficulty in bladder diagnosis using an ultrasound diagnostic device for medical purposes. A 5 × 5 transducer of 70 mm × 60 mm was fabricated to investigate a large area and apply it to an inexpensive imaging system. Each channel had a center frequency of 2 MHz, and the theoretical and simulation results were compared through analysis using the frequency characteristics. The transducer uses a PZT-based piezoelectric element and has a narrow bandwidth; thus, the bandwidth is increased by applying a matching layer and a backing layer at the front and back, respectively. The analysis results of the time domain characteristics of the same model were compared with those of the frequency characteristics. The model designed through simulation showed the possibility of measuring a patient"s bladder in real time through an ultrasonic examination using an actual diagnostic device.